RU1818591C

RU1818591C - Device for reproducing constant and low-frequency harmonic accelerations

Info

Publication number: RU1818591C
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Александров; Владимир Григорьевич Терехов
Original assignee: Научно-исследовательский институт прикладной механики
Priority date: 1991-05-20
Filing date: 1991-05-20
Publication date: 1993-05-30

Abstract

Использование: устройство дл воспроизведени посто нных и низкочастотных гармонических ускорений относитс к области приборостроени и может быть использовано дл поверки акселерометров. Сущность изобретени : устройство состоит из аэростатической поворотной опоры, подвижной частью которой вл етс ма тник, выполненный в виде сферического сегмента большого радиуса, на котором установлен исследуемый акселерометр. Механизм отклонени ма тника от положени равновеси выполнен в виде четырех пневмобашмаков, управл емых пьезотолкател ми , подключенными попарно на выход генераторов электрических колебаний, один пр мо, а другой - через пьезовраща- тель. Пьезотолкатели установлены в кронштейнах , жестко св заны с стаканом, имеющим возможность вертикального смещени вдоль вала, вл ющегос дл него направл ющей, причем вал св зан с приводом и имеет возможность вращени вокруг вертикальной оси симметрии устройств а, перемеща таким образом пневмобашмаки относительно ма тника. Устройство работает следующим образом. После подачи электрического сигнала на пьезотолкатели, вызывающие-пропорциональное этим сигналам смещение пневмобашмаков за счет воздействи струй газа, истекающих из них, ма тник с исследуемым прибором отклон етс от плоскости горизонта. Дл изменени плоскости отклонени ма тника необходимо развернуть с помощью привода пневмобашмаки на требуемый угол, контроль которого осуществл етс с помощью прибора, подключенного к датчику угла. Таким образом, устройство позвол ет измен ть плоскость отклонени ма тника, , задавать отклонение ма тника вокруг двух взаимоперпендикул рных осей. 2 ил. ё 00 00 ел чUsage: a device for reproducing constant and low-frequency harmonic accelerations belongs to the field of instrumentation and can be used to verify accelerometers. SUMMARY OF THE INVENTION: the device consists of an aerostatic rotary support, the moving part of which is a pendulum made in the form of a spherical segment of large radius on which the accelerometer under study is mounted. The mechanism of the deviation of the pendulum from the equilibrium position is made in the form of four pneumatic shoes controlled by piezo-pushers connected in pairs to the output of electric oscillation generators, one directly and the other through a piezo-rotator. The piezo pushers are mounted in brackets, rigidly connected to the cup, which can be vertically displaced along the shaft, which is a guide for it, the shaft being connected to the drive and able to rotate about the vertical axis of symmetry of the devices a, thereby moving the air shoes relative to the pendulum. The device operates as follows. After applying an electric signal to the piezo-pushers, causing displacement of the pneumatic shoes proportionally to these signals due to the action of gas jets flowing out of them, the pendulum with the instrument under study deviates from the horizontal plane. In order to change the plane of deflection of the pendulum, it is necessary to deploy pneumatic shoes to the required angle by means of a drive, which is monitored by means of a device connected to the angle sensor. Thus, the device allows you to change the plane of the deviation of the pendulum,, to set the deviation of the pendulum around two mutually perpendicular axes. 2 ill. ё 00 00 eat h

Description

Изобретение относитс к области приборостроени и может быть использовано дл проверки и градуировки низкочастотных линейных акселерометров.The invention relates to the field of instrumentation and can be used to test and calibrate low-frequency linear accelerometers.

Цель изобретени - расширение эксплуатационных возможностей устройства .The purpose of the invention is to expand the operational capabilities of the device.

На фиг.1 и фиг.2 представлена структурна схема устройства, главный вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1.Figure 1 and figure 2 presents a structural diagram of the device, the main view; figure 2 - section aa in fig. 1.

Устройство состоит из основани 1, аэростатической поворотной опоры, содержащей неподвижную часть 2 и подвижную часть - ма тник 3, выполненный в виде сферического сегмента большого радиуса,The device consists of a base 1, an aerostatic rotary support containing a fixed part 2 and a movable part - a pendulum 3, made in the form of a spherical segment of large radius,

на котором установлен двухкоординатный измерительный прибор 5, причем ма тник 3 снабжен платформой 4 дл креплени исследуемого акселерометра 6 и сферической аэростатической направл ющей (на фиг, 1,2 не показана). Зазор между неподвижной частью и ма тником 3 заполнен газом, подводимым к аэростатической опоре по каналам, проход щим через основание 1, неподвижную часть 2 и сферическую аэростатическую направл ющую от источника сжатого газа (на фиг.1, 2 не показано). На неподвижной части 2 закреплена крестообразна жестка рама 8, в которой установлен с возможностью вращени вертикально вал 9, один конец которого через черв чную пару 10 соединен с приводом 11, обладающим возможностью медленного реверсивного вращени и установленного на раме 8, а на другой - надет стакан 12 и св зан с ним через регулировочный дифференциальный винт 13, причем наружна поверхность вала 9 вл етс направл ющей, элемент преп тствующий угловому развороту стакана 12 при его вертикальном перемещении с помощью регулировочного дифференциального винта 13 (на фиг.1, 2 не показан). Четыре кронштейна 14 расположены крестообразно и жестко св заны с стаканом 12. Четыре пьезотолкател 15, представл ющие из себ пьезоэлементы, работающие в режиме обратного пьезоэффекта, установлены в кронштейнах 14 и зажаты между опорными винтами 16 и пневмобашмаками 17, состо щими из воздушных каналов с соплами на фиг. 1, 2 не показано), которые упруго св заны с стаканом 12 упругими шарнирами 18, выполненными в виде двух плоскопараллельных балочек пр моугольного сечени . Зазор 19 между платформой 4 и пневмобашмаками 17 заполнен газом, подаваемым по воздушным каналам от источника сжатого газа (на фиг.1, 2 не показан). Первый генератор электрических колебаний 20 одновременно подключен к контрольному прибору 21 и двум пьезотолкател м 15.расположен- ным симметрично относительно поперечной оси устройства У-У,причем к одному он подключен пр мо, а к другому - через первый фазовращатель 22. Второй генератор электрических колебаний 23 подключен одновременно к контрольному прибору 24 и двум пьезотолкател м 15, расположенным симметрично относительно продольной оси устройства X-Х, причем к одному он подключен пр мо, а к другому - через второй фазовращатель 25. Датчик угла 26 установлен на торцевой поверхности стакана 12 соосно с валом 9 и подключен к контрольному прибору 27.on which a two-coordinate measuring device 5 is mounted, the pendulum 3 provided with a platform 4 for mounting the accelerometer 6 under study and a spherical aerostatic guide (not shown in Figs. 1,2). The gap between the fixed part and the pendulum 3 is filled with gas supplied to the aerostatic support through the channels passing through the base 1, the fixed part 2 and the spherical aerostatic guide from the source of compressed gas (not shown in Figs. 1, 2). A fixed cross-shaped rigid frame 8 is fixed on the fixed part 2, in which a shaft 9 is mounted vertically for rotation, one end of which is connected through a screw pair 10 to a drive 11 with the possibility of slow reverse rotation and mounted on the frame 8, and a glass is put on the other 12 and is connected via an adjustment differential screw 13, the outer surface of the shaft 9 being a guide, an element preventing the angular rotation of the glass 12 when it is vertically moved by means of an adjustment di a propeller 13 (not shown in FIGS. 1, 2). Four brackets 14 are located crosswise and rigidly connected to the glass 12. Four piezoelectric pushers 15, which are piezoelectric elements operating in the inverse piezoelectric mode, are mounted in brackets 14 and clamped between the supporting screws 16 and pneumatic shoes 17, consisting of air channels with nozzles in FIG. 1, 2), which are elastically connected to the glass 12 by elastic hinges 18, made in the form of two plane-parallel beams of rectangular cross section. The gap 19 between the platform 4 and pneumatic shoes 17 is filled with gas supplied through the air channels from a source of compressed gas (not shown in FIGS. 1, 2). The first generator of electrical vibrations 20 is simultaneously connected to the control device 21 and two piezo-throws m 15. located symmetrically relative to the transverse axis of the device U-U, and to one it is connected directly, and to the other through the first phase shifter 22. The second generator of electrical vibrations 23 is connected at the same time to the control device 24 and two piezo-jolts m 15 located symmetrically with respect to the longitudinal axis of the device X-X, and to one it is connected directly, and to the other through the second phase shifter 25. Sensors angle 26 is mounted on the end surface of cup 12 coaxially with shaft 9 and is connected to the control device 27.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

Регулировкой дифференциальным винтом 13 и опорными винтами 16 необходимоAdjustment with differential screw 13 and support screws 16 is necessary

привести ма тник 3 в исходное положение, например, в плоскость горизонта, за счет воздействи струй газа, истекающего из сопел пневмобашмаков 17, которые создают вращающие моменты, приложенные к ма тнику 3, относительно осей вращени Х-Х, Y-Y нужного знака.bring the pendulum 3 to its initial position, for example, into the plane of the horizon, due to the action of jets of gas flowing out of the nozzles of the pneumatic shoes 17, which create torques applied to the pendulum 3, relative to the rotation axes X-X, Y-Y of the desired sign.

Дл создани вынужденных гармонических колебаний вокруг оси Y-Y ма тника 3 с установленными на платформе 4 исследу5 емым акселерометром 6 необходимо с первого генератора электрических колебаний 20 подать на пьезотолкатели 15 равные по величине и противоположные по фазе гармонические сигналы. Фазовый сдвиг одногоIn order to create forced harmonic oscillations around the Y-Y axis of the pick-up 3 with the accelerometer 6 under study 5 installed on the platform 4, it is necessary from the first generator of electrical vibrations 20 to apply to the piezo pushers 15 equal in magnitude and opposite in phase harmonic signals. Phase shift of one

0 сигнала относительно другого осуществл етс с помощью первого фазовращател 22. В результате возникает противофазное линейное смещение пневмобашмаков 17 относительно исходного положени ,0 signal relative to another is carried out using the first phase shifter 22. As a result, an out-of-phase linear displacement of the air bag 17 relative to the initial position occurs.

5 измен ющеес по гармоническому закону, привод щее к пропорциональному изменению зазоров 19 и соответственно к по влению пар сил, создающих момент вращени ма тника 3 относительно оси Y-Y разного5 changes according to the harmonic law, leading to a proportional change in the gaps 19 and, accordingly, to the appearance of pairs of forces that create the moment of rotation of the pendulum 3 relative to the Y-Y axis of different

0 знака за счет усилий, прикладываемых к платформе 4 стру ми сжатого газа, истекающего из пневмобашмаков 17. Дл создани вынужденных гармонических колебаний вокруг оси X-Х ма тника 3 необ5 ходимо подать со второго генератора электрических колебаний 23 подать гармонический сигнал на другую, подключенную на выход пару пьезотолкателей 15. Дл создани вынужденных гармонических0 sign due to the forces applied to the platform by 4 jets of compressed gas flowing out of the air bag 17. To create forced harmonic oscillations around the axis X-X of the hammer 3, it is necessary to apply from the second generator of electrical oscillations 23 to apply a harmonic signal to another connected to output a pair of piezo pushers 15. To create forced harmonic

0 колебаний одновременно вокруг двух осей X-Х и Y-Y необходимо подать гармонические сигналы одновременно с первого и второго генераторов электрических колебаний 20, 23. Контроль, подаваемых с генераторов0 oscillations simultaneously around two axes X-X and Y-Y, it is necessary to apply harmonic signals simultaneously from the first and second generators of electrical oscillations 20, 23. Control supplied from the generators

5 20, 23 электрических сигналов осуществл етс контрольными приборами 21, 24. Дл изменени плоскости отклонени ма тника 3 относительно исходного положени необходимо перед началом работы развернуть с5 20, 23 electrical signals are carried out by control devices 21, 24. To change the plane of deviation of the pendulum 3 relative to the initial position, it is necessary to turn

0 помощью привода 11 через четвертую пару 10 на заданный угол вал 9 и св занные с ним через стакан 12 кронштейны 14 и пневмо- башмаки 17 вокруг вертикальной оси симметрии ма тника 3. соответствующий0 using the drive 11 through the fourth pair 10 to a predetermined angle, the shaft 9 and the brackets 14 and pneumatic shoes 17 connected with it through the glass 12 around the vertical axis of symmetry of the pendulum 3. corresponding

5 требуемому углу разворота плоскости колебаний ма тника 3 относительно исходного положени . Величина угла разворота измер етс датчиком угла поворота 26 с измери- тельным прибором 27. Затем по вышеописанной методике необходимо подать электрический сигнал с первого 20 или второго 23 генератора или одновременно с обоих на пьезоэлектрические толкатели 15, которые вызывают пропорциональное смещение пневмобашмаков 17 и разворот ма тника 3 с исследуемым прибором 6 в заданной плоскости.5 to the desired angle of rotation of the plane of oscillation of the knob 3 relative to the initial position. The value of the angle of rotation is measured by the angle sensor 26 with a measuring device 27. Then, according to the method described above, it is necessary to apply an electric signal from the first 20 or second 23 of the generator, or simultaneously to both piezoelectric pushers 15, which cause a proportional displacement of the air bag 17 and the pivot 3 with the studied device 6 in a given plane.

Устройство позвол ет кроме того задавать режим испытани акселерометра 6. при котором производитс изменение плоскости отклонени ма тника 3 одновременно с заданием, например, угла отклонени . Дл этого необходимо задать с помощью привода 11 медленный разворот вала 9 и св занных с ним через стакан 12 кронштейнов 14с пневмобашмаками 17 одновременно с подачей электрического сигнала на пьезотолкатели 15. Контроль изменени угла разворота плоскости отклонени ма тника 3 производитс с помощью датчика угла 26 и контрольного прибора 27.The device also allows you to set the test mode of the accelerometer 6. in which the deflection plane of the pendulum 3 is changed simultaneously with setting, for example, the deflection angle. For this, it is necessary to set, by means of drive 11, a slow turn of the shaft 9 and brackets 14 connected with it through the cup 12 with pneumatic shoes 17 simultaneously with the supply of an electric signal to the piezo pushers 15. The change in the angle of rotation of the plane of deflection of the pivot 3 is carried out using an angle sensor 26 and a control appliance 27.

Предлагаемое устройство выгодно отличаетс от прототипа, позвол существенным образом расширить его эксплуатационные возможности, за счет изменени плоскости отклонени ма тника с исследуемым акселерометром , в том числе в процессе работы устройства, и одновременного отклонени вокруг двух осей.The proposed device compares favorably with the prototype, allowing it to significantly expand its operational capabilities by changing the plane of deflection of the pendulum with the accelerometer under study, including during operation of the device, and simultaneously deviating around two axes.

Формула, изобретени Устройство дл воспроизведени посто нных и низкочастотных гармонических ускорений , содержащее основание, аэростатическую поворотную опору, состо щую из неподвижной части и подвижной части, котора выполнена в виде ма тника с платформой дл креплени исследуемого акселерометра, два симметрично установленных относительно оси ма тника блока, каждый из которых содержит пневмобаш- мак на упругом шарнире, установленный с зазором относительно платформы, пьезотолкатель , зажатый упругим шарниром е кронштейне между опорным винтом и башмаком , при этом пьезотолкатель одного блока подключен пр мо, а другой - через 5 фазовращатель на выход генератора электрических колебаний, к выходу которого также подключен контрольный прибор, стакан, ось симметрии которого расположена вертикально , дифференциальный регулировоч0 ный винт, св занный со стаканом через направл ющую и измерительный прибор, отличающеес тем, что, с целью расширени функциональных возможностей .-в устройство введены привод, рама,SUMMARY OF THE INVENTION A device for reproducing constant and low-frequency harmonic accelerations, comprising a base, an aerostatic rotary support, consisting of a fixed part and a moving part, which is made in the form of a pendulum with a platform for mounting the accelerometer under study, two symmetrically mounted relative to the axis of the pendulum block each of which contains a pneumatic turret on an elastic hinge mounted with a gap relative to the platform, a piezo pusher clamped by an elastic hinge on the bracket between with a screw and a shoe, while the piezo pusher of one unit is connected directly, and the other through a 5 phase shifter to the output of the electric oscillation generator, the output of which is also connected to a control device, a cup, the axis of symmetry of which is vertical, and a differential adjustment screw connected to a glass through a guide and measuring device, characterized in that, in order to expand the functionality, the drive, the frame,

5 вал, второй фазовращатель, второй генератор электрических колебаний, два контроль- ных прибора, датчик угла и два дополнительных симметрично установленных относительно оси ма тника блока, каж0 дый из которых содержит пневмобашмак на упругом шарнире, установленный с зазором относительно платформы, пьезотолкатель, зажатый упругим шарниром в кронштейне между опорным винтом и башмаком, при5 shaft, second phase shifter, second generator of electrical vibrations, two control devices, an angle sensor and two additional units symmetrically mounted with respect to the axis of the swath block, each of which contains a pneumatic shoe on an elastic hinge mounted with a gap relative to the platform, a piezo pusher clamped by an elastic the hinge in the bracket between the support screw and the shoe, with

5 этом пьезотолкатель одного блока подключен пр мо, а другой - через второй фазовра- щатель на выход второго генератора электрических колебаний.к выходу которого подключен второй контрольный прибор,5, the piezo pusher of one unit is connected directly, and the other through the second phase shifter to the output of the second generator of electrical oscillations. To the output of which is connected a second control device,

0 причем упругие шарниры всех четырех пневмобашмаков и кронштейны св заны со стаканом и лежат во взаимно перпендикул рных плоскост х и св заны со стаканом, направл ющей дл которого служит один0 moreover, the elastic hinges of all four pneumatic shoes and the brackets are connected to the glass and lie in mutually perpendicular planes and connected to the glass, the guide for which is one

5 конец вала, установленный вертикально в раме с возможностью вращени и св занный другим своим концом с приводом, при этом дифференциальный регулировочный винт ввернут в торцевую поверхность вала,5, an end of the shaft mounted vertically in the frame with the possibility of rotation and connected to its other end with a drive, the differential adjusting screw being screwed into the end surface of the shaft,

0 датчик угла, установленный по оси вращени , подключен к третьему контрольному прибору, а измерительным прибором вл етс двухкоординатный наклономер.0, the angle sensor mounted along the axis of rotation is connected to the third control device, and the measuring device is a two-axis tiltmeter.

Q26 IГ 10Q26 IG 10

2 {6з / / 5 / tte-l.2 {6s / / 5 / tte-l.

LJiLji

Редактор Л.ВолковаEditor L. Volkova

л . l

Фиг.гFig. G

Составитель А.АлександровCompiled by A. Alexandrov

Техред М.МоргенталКорректор Н.КорольTehred M. Morgenthal Corrector N.Korol

18185911818591

9 129 12

M /6 /5/7 /8M / 6/5/7/8